Влажный воздух

Смесь сухого воздуха и водяных паров называется влажным воз­духом. Хотя сухой воздух является смесью газов, он рассматривается как единое целое, так как в интервале температур от -50до +100°С, представляющих практический интерес, его состав и свойства не из­меняются. Другой компонент влажного воздуха - водяной пар- пар­циальное давление его р_п невелико и не превышает давление насыщенного водяного пара р_н , соответствующее температуре этой смеси. Поэтому с достаточной для технический расчетов точностью влажному воздуху можно применять все формулы и законы, полученные для иде­альных газов.

Давление, создаваемое атмосферным воздухом в соответствии с законом Дальтона, равно сумме парциальных давлений сухого воздуха р_в и- водяных паров

6.1

Влагонасыщенность воздуха оценивается абсолютной и относитель­ной влажностью; а также влагосодержанием

Абсолютная влажность - масса водяного пара в кг, содержащегося в I м³ влажного воздуха, или плотность пара J)_n при его. Парциальном давлении и температуре воздуха.

Отношение абсолютной влажности воздуха при данной температуре

к его максимально возможной абсолютной влажности при той же температуре называют относительной влажностью 6.2

где Р_н-давление насыщенного пара при температуре смеси.

Влагосодержание d-отношение массы влаги (пара) во влажном воздухе к массе сухого воздуха в.нем, т.е. это количество водяного пара в кг, приходящегося на I кг сухого воздуха.

6.3

Из уравнения (6.3,) следует, что

6.4

Температуру, до которой нужно охладить воздух, чтобы он стал насыщенным ( =100%), называют температурой точки росы tp .

Энтальпия влажного воздуха определяется как сумма энтальпий .сухого воздуха и водяного пара.

6.5

Где энтальпия сухого воздуха, кДж/кг;

-температура – влажного воздуха, °С;

- энтальпия водяного пара, находящегося во влажном воздухе кДж/кг.

Технические расчеты процессов с влажным воздухом с достаточной точностью проводят по Н,d-диаграмме влажного воздуха, построенной для определенного давления.

В целях расширения области ненасыщенного воздуха диаграмму Н, d строят в косоугольной системе координат (рис.6.1.).

Рисунок 6.1 Рисунок 6.2

Постоянное значение энтальпии Н отложено под углом 45°. В этих осях нанесены кривые постоянной относительной влажности () постоянной температуры влажного воздуха () и мокрого термометра ().

На кривой относительной влажности =100% находится насыщенный воздух. Ниже этой кривой на свободном поле диаграммы проведен луч парциального давления водяных паров .

По 2-м заданным параметрам (и т.д.) на диаграмме Н, d находят состояние влажного воздуха. Для этого состо­яния из диаграммы можно определить все другие параметры (и т.д.).

На рис. 6.2. показано определение парциального давления пара для состояния 1 влажного воздуха.

Точка роcы определяется охлаждением воздуха при d=сonst для точки 2 . Охлаждение воздуха ниже точки росы изображается линией, идущей по =100%. Этот процесс 2 -4 сопровождается уменьшением влагосодержания d , так как из воздуха выпадает влага в виде росы.

Процесс нагрева от точки 2 до точки 1 изображается линией 2 – 1.Количество влаги при этом в воздухе не меняется.

Процесс сушки материалов (адиабатное увлажнение воздуха) изображается линией 1-5.В результате смешивания получается воздух с параметрами в точке 6, лежащей на диаграмме Н,d на прямой 1- 6.Положение точки 6 определяется из соотношения

,

Где -массы воздуха в точках 1 и 5 смешивания.

Обычно процессы изменения состояния протекают с одновременным замещением его тепло- и влагосодержания. Эти процессы изменения состояния влажного воздуха на диаграмме Н,d изображаются прямыми линиями(лучами), соединяющие точки, соответствующие начальному и конечному состоянию воздуха и характеризуется величиной -угловым коэффициентом линии процесса. Для облегчения расчетов и удобства построений процессов применяют угловой масштаб, представляющей собой пучок лучей , исходящей из нулевой точки диаграммы, где Шкала тепловлажностных отношений (угловой масштаб) на Н,d-диаграмме изображается отрезками лучей, исходящих из нулевой точки на полях рамки диаграммы.(Рис.6.3.)

Рисунок 6.3

Для определения значения тепловлажностного отношения известного процесса 1 – 2 (рисунок 6.3.) достаточно провести линию из точки 0 и на полях диаграммы по шкале углового масштаба найти .

С другой стороны, зная тепло- и влагопритоки к воздуху , а также его начальные параметры , можно на диаграмме Н,d изобразить процесс изменения состояния воздуха в результате ассимиляции теплоты и влаги. Сначала определяют положение точки 3 и, затем из точки 3параллельно лучу проводят прямую 3-4, которая является изображанием процесса.

Диаграмма Н,d приведена в приложении.

Задачи.

Задача 6.1

Сколько воды необходимо подавать в увлажнительную установку птичника, чтобы в птичник поступал воздух с относительной влажностью 60%.Температура атмосферного воздуха 25⁰С при относительной влажности 40%. Расход воздуха составляет 15 кг/с

Решение:

Увлажнение воздуха происходит при постоянной температуре. На диаграмме Н,d- на пересечении изотермы t =25°C и лини относительной влажности находим влагосодержание атмосферного воздуха При пересечении изотермы t =25⁰С инаходим влагосодержание увлажненного воздуха В увлажнительной установке 1 кг воздуха впитывает в себя влаг.

Масса подаваемой воды в увлажнительную камеру

Рисунок к задаче 6.1

Задача 6.2 В калорифер установки кондиционирования воздуха подается воздух с параметрами t₁=5°С и . Из калорифера воздух выходит при температуре 35°С и подается в камеру орошения. Увлажненный воздух с t₂=35°C и подается в помещение. 0пределить конечное влагосодержание, расход теплоты, если произво­дительность кондиционера составляет 10 кг/с.

Задача 6.3. В сушилку помещена древесина объемом 20 м³ с содержанием влаги по массе 32%.Плотность древесины После сушки влажность древесины должна быть 7% по массе. При выходе в сушилку воздух нагревается до температуры 70°С и выходит из нее при . Определить количество воздуха, которое необходимо пропустить через сушилку, а также теплоту, если параметры воздуха на входе в калорифер

Решение. На диаграмме Н,d- влажного воздуха на пересечении изотермы находим точку 1 определения d₁=0.009 кг/(кг*с.в.) Н₁=45 кДж/кг.

Проведя линию d=const до пересечения с , находим точку 2, характеризующую состояние воздуха на выходе из калорифера и входе в сушилку. Из этой точки проводим линию Н =const до пересечения с изотермой , где находим точку 3, характеризующую состояние воздуха на выходе из сушилки и определяем: Изменение влагосодержания воздуха

.

Определяем массу древесины:

Масса влаги в древесине до помещения ее в сушилку:

Масса влаги в древесине после сушки:

Во время сушки необходимо удалить влагу:

Для испарения 4400 кг влаги потребуется сухого воздуха:

Если учесть, что плотность воздуха при .расход теплоты на испарение влаги:

Задача 6.4. Определить температуру приточного воздуха в коров­нике в зимний период для Уфимского района, если температура t_кр= 31°С при относительной влажности Суммарное влаговыделения в коровнике =0,087 кг/с, теплоизбытки =157.6 кг Параметры внутреннего воздуха в коровнике .

Рисунок к задаче 6.3

Задача 6.5 В теплице температура воздуха 20°С при относитель­ной влажности 85%. При какой температуре остекление теплицы изнутри начнет покрываться конденсатом?

Задача 6.6. Температура воздуха в животноводческом помещении 10°С, а относительная влажность его 70%. Наблюдается ли конденса­ция влаги на внутренней поверхности стен, если их температура 5°С?

Задача 6.7 В свинарнике применен воздушный обогрев в сочета­нии с вентиляцией. Температура наружного воздуха -10°С при относительной влажности 50%, а у отсасываемого из помещения воз­духа соответственно -15°С и 80%. Какую массу воздуха можно подме­шивать к свежему наружному (в расчете на I кг сухой части последнего), чтобы в свинарник вводить смесь, которая после подогрева в калориферной установке имела температуру 30^сС, а относительную влажность 20%?

Задача 6.8. Смешиваются два потока пляжного воздуха с массовыми расходами соответственно параметрами и . Определить параметры влажного воздуха после смешивания.